El calor y la temperatura

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El calor y la temperatura
OBJETIVOS
1. Diferenciar entre calor y temperatura.
2. Comprobar la poca fiabilidad del sentido del tacto
respecto a las sensaciones térmicas.
3. Interpretar distintos efectos del calor.
4. Aprender a medir la temperatura con diferentes
escalas termométricas.
5. Identificar las formas de propagación del calor.
6. Diferenciar materiales por su capacidad
de conducir el calor.
7. Realizar sencillas experiencias sobre la dilatación
de los cuerpos e interpretar los resultados.
CONTENIDOS
CONCEPTOS
•
•
•
•
•
•
Calor y temperatura. (Objetivo 1)
La percepción del calor: la piel. La sensación térmica. (Objetivo 2)
Efectos del calor en los cuerpos. (Objetivo 3)
Medida de la temperatura: termómetros y escalas termométricas. (Objetivo 4)
Formas de propagación del calor. (Objetivo 5)
Conductores y aislantes térmicos. (Objetivo 6)
PROCEDIMIENTOS,
DESTREZAS
Y HABILIDADES
•
•
•
•
•
Observar e interpretar esquemas, dibujos y gráficas.
Comprender textos científicos.
Resolver problemas sencillos.
Realizar cambios de unidad.
Realizar experimentos sobre la dilatación de los cuerpos. (Objetivo 7)
ACTITUDES
• Desarrollar hábitos relacionados con el ahorro energético.
• Prestar especial atención a la exposición al Sol.
EDUCACIÓN EN VALORES
Educación medioambiental
Tal y como se ha visto en la unidad, el efecto
invernadero se da en la atmósfera de forma natural,
permitiendo la vida en la Tierra tal y como
la conocemos. Los gases, como el dióxido de carbono,
que ocasionan este efecto reciben el nombre de gases
invernadero. Desde 1900, aproximadamente,
la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera
ha aumentado un 30 % debido al uso de combustibles
fósiles, la contaminación y la deforestación.
Muchos científicos están de acuerdo en que el exceso
de acumulación de estos gases invernadero está
produciendo un efecto invernadero reforzado
que tiene como consecuencia lo que hoy en día
se conoce como el calentamiento global del planeta
y el cambio climático. Actualmente, la temperatura
media del planeta está aumentando. Es un incremento
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muy pequeño, pero se estima que la temperatura
media está aumentado aproximadamente 1,7 °C
cada cien años. Este calentamiento no se da igual
en las distintas zonas del planeta. Se pronostican
aumento en las temperaturas en las zonas de latitudes
altas como en la península Antártica. Por otro lado,
las partes más cálidas del mundo experimentarán
periodos anormalmente fríos. Otro efecto
del calentamiento global es la fusión de los glaciares
que está elevando el nivel del mar. Se estima que
el nivel del mar podría elevarse 4 m para el año 2100.
Se cambiarán los patrones de precipitaciones,
por lo que algunas zonas de la Tierra se volverán
más húmedas, mientras que otras tenderán a padecer
sequías. Para revertir este proceso, un gran número
de países han firmado el Protocolo de Kioto de 1997
para controlar las emisiones de dióxido de carbono.
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CRITERIOS DE EVALUACIÓN
PRUEBAS DE
EVALUACIÓN
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Preguntas
prueba 1
Preguntas
prueba 2
a) Explicar la diferencia entre los conceptos de temperatura y calor. (Objetivo 1)
7
8
b) Conocer la piel como órgano de percepción del calor y entender
el concepto de sensación térmica. (Objetivo 2)
5
3
3, 4
1
d) Comprender las diferentes formas de medir la temperatura y realizar cambios
de escala. (Objetivo 4)
1
2, 6
e) Identificar las distintas formas de propagación del calor. (Objetivo 5)
2
4
f) Diferenciar entre materiales conductores y aislantes térmicos. (Objetivo 6)
6
7
g) Comprobar experimentalmente la dilatación de los cuerpos e interpretar
los resultados de las experiencias. (Objetivo 7)
8
7
c) Explicar los distintos efectos del calor sobre los cuerpos. (Objetivo 3)
COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN
Conocimiento e interacción con el medio físico
En la sección CIENCIA EN TUS MANOS, Interpretación
de resultados. La dilatación de los cuerpos, pág. 209,
se propone comprobar de forma experimental
la dilatación anómala del agua, desarrollando
la capacidad de observación y de interpretación
de los resultados obtenidos.
EN PROFUNDIDAD, Adaptaciones de los seres vivos
a la temperatura, pág. 208, nos informa sobre
la variedad de adaptaciones en el mundo natural
a condiciones ambientales diversas y a veces
difíciles.
Comunicación lingüística
En EL RINCÓN DE LA LECTURA, La giba del camello,
pág. 213, encontramos un ejemplo de texto divulgativo
científico que hace amena la información relacionada
con la ciencia, a la vez que facilita datos científicos
relevantes y verídicos.
En UN ANÁLISIS CIENTÍFICO, ¿Hasta cuánto puede
aumentar la temperatura de una sustancia?, pág. 211,
se hace necesaria la lectura y compresión de gráficos
para comprender el concepto que se explica y resolver
las cuestiones planteadas.
Matemática
A lo largo de la unidad se utilizan operaciones
matemáticas sencillas para realizar cambios de valores
de unas escalas de temperatura a otras.
Tratamiento de la información y competencia digital
Las páginas de Internet sugeridas en NO TE LO
PIERDAS, pág. 213, ofrecen la posibilidad de ejercitar
las habilidades de búsqueda de información en la red,
así como el aprendizaje autónomo.
Social y ciudadana
EN PROFUNDIDAD, ¿Cómo funciona un invernadero?,
pág. 205, nos invita a reflexionar sobre el
calentamiento global, uno de los grandes problemas
medioambientales que amenazan a nuestro bienestar,
que es debido al exceso de emisiones de dióxido
de carbono producto de la actividad humana.
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FICHA 1
RECURSOS PARA EL AULA
LOS NOMBRES PROPIOS EN LA HISTORIA DE LA TERMOMETRÍA
GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT (1686-1736)
Nació en Danzig, pero emigró a Amsterdam para estudiar negocios, aunque de profesión era fabricante de
aparatos meteorológicos. Su gran logro fue perfeccionar el termómetro y desarrollar la escala termométrica
que lleva su nombre, la escala Fahrenheit. Antes de él
se empleaban termómetros que contenían alcohol o
mezclas de agua y alcohol, pero eran muy imprecisos.
Fahrenheit concibió utilizar el mercurio, que proporcionaba mucha mayor precisión. Para ello, desarrolló un
sistema de purificación a fin de eliminar todas las impurezas del mercurio que hacían que este se adhiriera
a las paredes de vidrio y no fuera útil.
Como punto cero de su escala empleó la temperatura
más baja que pudo conseguir, añadiendo sal al hielo.
Después marcó la temperatura normal del cuerpo humano, y realizó 96 divisiones entre ambos puntos; por
tanto, la temperatura del cuerpo correspondía a 96 ºF,
y a la temperatura de congelación del agua pura le correspondían 32 ºF. A continuación modificó ligeramente
la escala, de modo que el punto de ebullición fuera
de 212 ºF, exactamente 180 grados más que el punto de
congelación. Con esta reordenación, la temperatura normal del cuerpo humano era de 98,6 ºF.
Una ventaja de esta escala es que en los días más fríos
de invierno no se suelen alcanzar temperaturas negativas (afortunadamente). Hoy día se emplea esa escala
en Gran Bretaña, EE.UU., Canadá, Sudáfrica y Nueva
Zelanda.
ANDERS CELSIUS (1701-1743)
Nació en Upsala, en una familia con grandes inquietudes científicas. Aunque su mayor aportación a la ciencia es la escala Celsius de temperaturas, o centígrada,
él era realmente astrónomo. En su primera escala asignó el valor 100 al punto de congelación del agua, y el
punto 0 al de ebullición, y dividió el espacio entre ambos en 100 grados. Sin embargo, al año siguiente cambió su escala, para que el 0 correspondiera al punto de
congelación, y el 100, al de ebullición.
WILLIAM THOMSON, LORD KELVIN (1824-1907)
William Thomson, que se haría célebre como lord Kelvin, nació en Belfast y fue un auténtico niño prodigio: a
los 11 años ya entró en la universidad, y presentó su
primer trabajo sobre matemáticas antes de cumplir 20
años. Hizo numerosas aportaciones a la ciencia y a la
tecnología, y llegó a ser una personalidad relevante en
la ciencia de su época. Su nombre pasó a la historia
en relación con sus estudios sobre la temperatura y la
energía. Propuso que a una determinada temperatura,
correspondiente a −273 ºC, se detenía todo movimiento de las partículas de los cuerpos, por lo cual ya no se
podría alcanzar una temperatura más baja. Sobre la
base de esta propuesta elaboró su propia escala de
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temperaturas. El punto cero de su escala correspondía
a −273 ºC, y el valor de cada grado era el mismo que
el de los grados Celsius. Así pues, el punto de congelación del agua corresponde a 273 K, mientras que el
punto de ebullición del agua corresponde a 373 K. En
esta escala, por supuesto, no existen temperaturas que
sean negativas.
Además de sus grandes logros científicos, hizo valiosas
aportaciones técnicas. Colaboró en la instalación del
primer cable transatlántico, mejoró la brújula… Por su
trayectoria, en 1892 se le concedió el título de barón
de Kelvin of Largs.
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FICHA 2
CAMBIOS DE ESCALA DE TEMPERATURA
EN LA MAYOR PARTE DEL MUNDO se ha impuesto la escala de temperatura Celsius;
sin embargo, la Fahrenheit se emplea aún en algunos países. En esta página te presentamos
enfrentadas la escala Fahrenheit y la centígrada, a fin de que puedas hacer rápidamente
conversiones aproximadas de una escala a otra. En cuanto a la escala Kelvin, se utiliza
exclusivamente en el ámbito científico.
Escala Celsius
1.000
950
900
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
0
–100
–150
–200
–250
–273
Escala Fahrenheit
1.850
1.800
1.750
1.700
1.650
1.600
1.550
1.500
1.450
1.400
1.350
1.300
1.250
1.200
1.150
1.100
1.050
1.000
950
900
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
–50
–100
–150
–200
–250
–300
–350
–400
–459
Escala Celsius
100
Escala Fahrenheit
210
95
90
200
190
85
180
80
75
170
160
70
65
60
150
140
55
50
130
120
45
110
40
100
35
90
30
25
80
70
20
15
10
60
50
5
0
–5
–10
40
30
20
10
–15
0
–20
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FICHA 3
EL LENGUAJE CIENTÍFICO Y EL LENGUAJE COLOQUIAL
EN MUCHAS OCASIONES, especialmente en este tema del calor y la temperatura, existe
una diferencia esencial entre lo que se dice coloquialmente y lo que se debería decir
desde un punto de vista científico.
CAZANDO EXPRESIONES
No queremos decir que el lenguaje coloquial esté equivocado; simplemente es que el lenguaje
científico y el coloquial hablan de cosas diferentes, y aunque empleen las mismas palabras,
estas significan cosas diferentes.
En la siguiente actividad te proponemos algunos ejemplos de expresiones coloquiales
y su significado físico, y otras sin resolver, para que tú mismo lo averigües. También te mostramos
algunas expresiones científicas, para que indiques de qué expresión coloquial pueden derivar.
Por último, encuentra tú algunas expresiones coloquiales con su correspondiente «traducción»
científica.
LENGUAJE COLOQUIAL
LENGUAJE CIENTÍFICO
El café con leche está muy caliente.
La temperatura del café con leche es alta.
El abrigo calienta.
El abrigo impide que mi cuerpo ceda calor al ambiente.
Esta nevera da mucho frío.
La nevera recibe el calor que le ceden los alimentos
introducidos en ella.
Está enfermo, porque tiene mucho calor.
La temperatura de su cuerpo es superior a la normal
(37 °C).
Cierra la ventana que entra frío.
Ponle hielo al refresco para que se enfríe.
Este suelo de baldosa es muy frío.
Esta alfombra de lana da mucho calor.
No toques la estufa, que está muy caliente
y te quemas.
Las temperaturas de este verano están siendo
muy elevadas.
Voy a esperar para que la sopa ceda calor al ambiente.
En Dinamarca, las temperaturas suelen ser más bajas
que en Italia.
El agua, cuando cede el suficiente calor al medio,
se solidifica.
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FICHA 4
VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DEL EQUILIBRIO TÉRMICO
Material
Objetivo
• Hielo y agua.
Comprobar prácticamente
la ecuación del equilibrio
térmico mediante mezclas
de líquido.
• Mechero Bunsen o fogón.
• Varios recipientes, preferiblemente de vidrio o plástico.
• Termómetro.
• Balanza.
INTRODUCCIÓN
Dos cuerpos que están en contacto tienden a alcanzar el equilibrio térmico, es decir, igualan
sus temperaturas. Esto se puede comprobar mezclando líquidos a diferentes temperaturas,
pues el equilibrio térmico se alcanza muy rápidamente.
La fórmula que predice la temperatura que alcanza la mezcla es la siguiente:
Tf =
(m1 ⋅ T1 + m2 ⋅ T2 )
era sencilla.
m1 + m2
PROCEDIMIENTO
1 Coloca un poco de hielo en un vaso
a temperatura ambiente y déjalo que
se vaya derritiendo. Puedes añadir
un poco de agua, para que sea
más rápido.
2 Calienta agua hasta que hierva y déjala
6 Mezcla el agua de la cubeta y mide
su temperatura con el termómetro.
7 Aplica la fórmula del equilibrio térmico
y calcula el valor predicho de la temperatura.
¿Coincide con el que has medido
experimentalmente?
a fuego lento.
3 Toma un vaso vacío, pésalo y anota
el resultado.
4 Vierte con mucho cuidado un poco
de agua hirviendo, que se encuentra
a 100 ºC, en el vaso que has pesado
y vuélvelo a pesar, esta vez con el agua.
A continuación echa el agua
en un recipiente mayor y tápalo,
para que pierda poco calor.
5 Llena el mismo vaso con el agua de fusión
del hielo, que se encontrará a 0 ºC.
Asegúrate de que pese lo mismo que
el agua hirviendo. A continuación
viértelo en la cubeta que contiene
el agua hirviendo.
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FICHA 5
COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DEL CALOR LATENTE
Material
Objetivo
Comprobar la existencia
y los efectos del calor latente
de ebullición y fusión.
• Hielo y agua.
• Mechero Bunsen o fogón.
• Varios recipientes, preferiblemente de vidrio o plástico.
• Termómetro.
• Balanza.
INTRODUCCIÓN
De nuevo emplearemos el concepto de equilibrio térmico y la ecuación que predice
la temperatura de la mezcla, a fin de investigar los calores latentes de ebullición y fusión.
CALOR LATENTE DE EBULLICIÓN
1 Pon a calentar un recipiente con agua
y ve tomando medidas de la temperatura
con un termómetro.
3 No dejes de calentar y observa qué ocurre
con la temperatura. ¿Varía la temperatura
del agua mientras hierve? ¿Qué ocurre
con el calor que estamos aportando?
2 Observa la temperatura que alcanza cuando
comienza a hervir el agua.
CALOR LATENTE DE FUSIÓN
1 Coloca un poco de hielo picado
en un vaso a temperatura ambiente
y déjalo que se vaya derritiendo.
7 Emplea la fórmula del equilibrio térmico
y averigua la temperatura que correspondería
a tu mezcla si hubieras utilizado agua
a 0 ºC en vez de hielo a 0 ºC.
2 Calienta agua hasta que hierva y déjala
a fuego lento.
3 Toma un vaso vacío, pésalo y anota
8 ¿Coincide el valor que has obtenido con el hielo
al que predice la fórmula para el agua?
¿A qué se debe la diferencia?
el resultado.
4 Vierte con mucho cuidado un poco de agua
hirviendo, a 100 ºC, en el vaso que has pesado
y vuélvelo a pesar. A continuación echa el agua
en un recipiente mayor.
5 Llena el mismo vaso con el hielo.
Como ya ha empezado a derretirse, el hielo
se debe encontrar a 0 ºC (compruébalo
midiendo la temperatura del agua
de fusión).
6 A continuación pésalo y viértelo en la cubeta
con el agua hirviendo. Mezcla el agua
de la cubeta con el hielo y, una vez que se haya
fundido todo el hielo, mide su temperatura.
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ESQUEMA MUDO 1
CAMBIOS DE ESTADO
CONVECCIÓN
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ESQUEMA MUDO 2
CONDUCCIÓN
LUZ SOLAR EN UN INVERNADERO
ESTRUCTURA DE LA PIEL
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SUGERENCIAS
EN LA RED
LIBROS
CURIOSIDADES SOBRE EL CALOR Y EL FRÍO
Ideas científicas en la infancia y la adolescencia
G. ERICSSON. Ediciones Morata.
Incluye un capítulo dedicado al calor y la temperatura.
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/1719/
friocalor.html
Repasa algunas cuestiones curiosas sobre el calor
y la temperatura.
SCIENCE MUSEUM - CALOR Y TEMPERATURA
Cien preguntas básicas sobre la ciencia
ISAAC ASIMOV. Alianza Editorial, S. A.
Recopilación de 100 preguntas recibidas por el escritor
de sus lectores.
http://www.sciencemuseum.org.uk/visitmuseum/
galleries/heat_and_temperature.aspx
Dentro del Museo de Ciencias Naturales de Londres
existe una sección dedicada al calor.
Conceptos de Física
P. HEWITT. Limusa Ed.
Aborda diferentes conceptos de la física, entre ellos
el del calor.
CIENCIAS PARA MAESTROS - CALOR
Y TEMPERATURA
http://educar.sc.usp.br/ciencias/fisica/
fisicaespanhol/mf8espan.html
Algo de teoría y un experimento para determinar
la cantidad de calor que puede proporcionar un fogón.
Termodinámica de la pizza. Ciencia y vida cotidiana
H. MOROWITZ. Gedisa.
Cualquier pretexto es bueno para que, en cincuenta
y dos breves ensayos, el distinguido autor nos guíe,
con humor y rigor científico, de la anécdota a las leyes
universales de la ciencia.
ESCOLAR.COM
DVD/PELÍCULAS
http://www.escolar.com/article-php-sid=20.html
Definiciones de calor y temperatura y propiedades.
Calor, temperatura y propiedades de la materia.
VV.AA. Videoteca Educable.
El programa se refiere a la acción de la temperatura
en las sustancias, las diferentes escalas de medición,
la energía cinética y las propiedades de las sustancias,
entre otras.
LABORATORIO EN CASA
http://www.acienciasgalilei.com/fis/laboratorio/
labo-termo.htm
Experimentos sencillos relacionados con el calor
y la temperatura.
Ciencia elemental: descubriendo el calor y el frío.
Videopedia Ciencias.
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EVALUACIÓN
PRUEBA DE EVALUACIÓN 1
1 ¿Cuántos ºC son 100 ºF? ¿En qué se diferencian la escala Celsius y la escala Kelvin?
¿Cuál de ellas es la unidad de temperatura en el Sistema Internacional?
2 ¿Cómo se conduce el calor en los siguientes casos?
a) Al sostener una barra metálica que está puesta al fuego, te puedes quemar la mano.
b) Las bombillas de una lámpara desprenden algo de calor.
c) El cabello se seca con un secador de mano.
3 Explica qué es un cambio de estado y de qué tipo pueden ser.
4 Diferencia entre los siguientes conceptos:
a)
b)
c)
d)
Temperatura de ebullición y temperatura de fusión.
Dilatación y contracción.
Termómetro de mercurio y termómetro de alcohol.
Convección y conducción.
5 Identifica los distintos tipos de
termorreceptores en el dibujo
anatómico que tienes a continuación
y explica su función y su localización
en la piel.
6 Completa el siguiente cuadro.
Características
Ejemplos
Conductores térmicos
Aislantes térmicos
7 Explica en términos de agitación térmica y energía interna lo que observas en los siguientes esquemas.
¿Cuál de los dos casos posee mayor energía interna?
8 Describe el experimento que podemos realizar en casa para comprobar cómo el aire se comprime
con el frío. ¿Qué hecho observado al final del experimento nos permite sacar la conclusión
de que el aire se contrae al enfriarse?
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EVALUACIÓN
1 Diferenciar entre los conceptos de contracción y dilatación y poner un ejemplo de cada uno.
2 ¿Cómo se gradúan los termómetros? ¿Qué escalas termométricas son centígradas?
Escribe las relaciones que permiten transformar los °C en °F.
3 ¿A qué llamamos sensación térmica? Comenta sobre el órgano del cuerpo humano que percibe el calor.
4 Completa el siguiente cuadro:
Forma de propagación del calor
Características
Mecanismo mediante el cual el calor se propaga a través
de los sólidos.
Radiación
Mecanismo de transmisión de calor sin que participe
un medio material.
5 ¿Qué sucede cuando a un cuerpo sólido se le aporta calor? ¿Y cuando un gas cede calor?
Explícalo desde el punto de vista de las partículas del cuerpo.
6 Realiza las siguientes transformaciones de escalas termométricas:
a) −50 °C en K.
b) −50 °C en F.
c) 298 K en °C y °F.
7 Relacionar con flechas según corresponda.
Corcho
Conductor térmico
Cobre
Oro
Conductor térmico
Plástico
Madera
8 Explica la diferencia entre el concepto de calor y el de temperatura. ¿De qué depende la noción
de frío o caliente que experimentamos a diario?
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ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD
AMPLIACIÓN
1 Se puede definir la energía interna de un cuerpo como la suma de la energía cinética de las partículas
que lo forman. Justifica esta afirmación.
2 Justifica por qué se emplea el julio para medir el calor.
3 ¿Cuál es la temperatura de congelación del agua en las escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit y Kelvin?
¿Y la temperatura de ebullición del agua?
4 ¿Cuáles son los puntos fijos que se emplean en la escala Fahrenheit?
5 ¿Cómo se fabrica un termómetro?
6 ¿Cuáles serán las sensaciones térmicas de una persona en una habitación a 22 °C?
¿Y si esa persona viene de una habitación a 15 °C? ¿Y si viene de una a 30 °C?
7 Explica la diferencia entre los términos de dilatación y contracción.
8 Busca información en distintas fuentes para explicar el motivo de la dilatación anómala del agua.
9 Observa la siguiente gráfica. Corresponde al calentamiento de un bloque de hielo hasta que el agua hierve.
T (ºC)
t (min)
a) Sitúa en el eje de las temperaturas los puntos correspondientes a 0 y a 100 °C.
b) Explica lo que está mostrando la gráfica.
10 ¿Por qué no se eleva la temperatura del agua cuando hierve si le estamos aportando más calor?
¿Puede ser que la energía desaparezca?
11 Aunque el mar esté cubierto de hielo, no se congela completamente. Bajo la capa de hielo
hay agua líquida. Imagina qué ocurriría si el agua no tuviera una dilatación anómala y el hielo
se hundiera en el agua.
12 Describe los movimientos de convección que se producen en una habitación en la que se encuentra
funcionando una estufa cerca del suelo y los que se tienen lugar si lo que funciona es un acondicionador
de aire en la parte alta.
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REFUERZO
1 ¿Puede un cuerpo tener calor? ¿Y puede cederlo a otro? Razona tus respuestas.
2 Une con flechas cada cartel de la parte superior con los tres rectángulos que le correspondan.
Aumento de la energía interna.
Disminución del movimiento de las partículas.
Absorción de calor
Disminución de la temperatura.
Aumento del movimiento de las partículas.
Cesión de calor
Disminución de la energía interna.
Aumento de la temperatura.
3 Realiza las siguientes conversiones de unidades:
a) 100 cal en julios.
b) 100 J en calorías.
c) 400 cal en kilojulios.
4 Define la temperatura y explica qué relación tiene con el calor.
5 Para medir la temperatura se emplean los termómetros; pero ¿qué es lo que mide un termómetro
de mercurio?
6 ¿Qué es lo que se observa en la ilustración?
7 Realiza las siguientes conversiones de unidades:
a) 100 °C en grados Fahrenheit.
b) 100 °F en grados centígrados.
c) 37 °C en kelvin.
8 Explica cuál de las siguientes expresiones es la correcta y por qué.
a) Dos objetos que se encuentran en una misma habitación no pueden estar a distinta temperatura.
b) Dos objetos que se encuentran en una misma habitación no pueden estar a distinta temperatura
indefinidamente.
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REFUERZO (continuación)
9 ¿Por qué se elevan los globos aerostáticos de aire caliente?
10 Escribe el nombre de la transformación:
Estado inicial
Transformación
Estado final
Sólido
Líquido
Sólido
Gaseoso
Gaseoso
Líquido
Líquido
Gaseoso
Líquido
Sólido
11 ¿Qué es la sensación térmica?
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PROPUESTAS DE ADAPTACIÓN CURRICULAR
FICHA 1: EL CALOR Y LA TEMPERATURA (I)
NOMBRE:
CURSO:
FECHA:
1 Ordena las frases relativas al calor para crear un párrafo con sentido y vuélvelas a escribrir.
se transfiere desde los cuerpos con una temperatura más elevada…
el calor es una energía en tránsito que…
hasta los cuerpos con una temperatura más baja.
2 Realiza las siguientes cuestiones:
• Subraya las frases que hacen referencia al concepto de calor.
– Se expresa de forma habitual en grados centígrados.
– Es una forma de energía.
– Es una magnitud física relacionada con la cantidad de calor que puede absorber o ceder
un cuerpo al ponerlo en contacto con otro.
– Puede transformarse en otros tipos de energía.
– Es la energía que pasa de unos cuerpos a otros.
• ¿A qué concepto se refieren los enunciados que no has subrayado?
3 Responde a las siguientes cuestiones:
• El barómetro, el higrómetro y el termómetro miden variaciones en las condiciones ambientales.
Busca en el diccionario la utilidad de estos aparatos.
– Barómetro:
– Higrómetro:
– Termómetro:
• ¿Cuál utilizarías para medir la temperatura de tu cuerpo?
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FICHA 1: EL CALOR Y LA TEMPERATURA (II)
4 Lee el siguiente párrafo y responde a las preguntas que se plantean a continuación:
Los termómetros más habituales constan de un tubo de vidrio colocado junto
a una escala graduada, cuyo extremo inferior está ensanchado
y contiene mercurio o alcohol coloreado.
Cuando la temperatura aumenta, el líquido (mercurio o alcohol) se dilata,
ascendiendo por el tubo; cuando la temperatura disminuye ocurre lo contrario,
el líquido se contrae y desciende.
La temperatura se lee por la altura que alcanza el nivel de la columna de mercurio
o alcohol en la escala graduada.
• ¿Por qué se utiliza mercurio en la fabricación de los termómetros?
• ¿Qué temperatura marca el termómetro de la figura?
5 La temperatura se puede expresar empleando distintas escalas. Rodea con un círculo
las escalas que se refieran a la temperatura.
KELVIN (K)
JULIOS (J)
NEWTON (N)
CALORÍA (cal)
CELSIUS (°C)
PASCAL (Pa)
ANGSTRÖM (Å)
HERCIO (Hz)
FAHRENHEIT (°F)
6 Relaciona mediante flechas las dos columnas. Consulta a tu profesor si es necesario.
1 000 °C •
36,5 °C •
0 °C •
100 °C •
15 °C •
• Temperatura de ebullición del agua.
• Temperatura del cuerpo humano.
• Temperatura media de nuestro planeta.
• Temperatura aproximada del magma.
• Temperatura de fusión del hielo.
• ¿Qué temperatura marcaría si sumergimos el termómetro en un vaso con hielo deshaciéndose
(hielo fundente) y esperamos un poco antes de medir?
• ¿Qué temperatura marcaría si sumergimos el termómetro en un cazo con agua hirviendo
(en ebullición) y esperamos un poco antes de medir?
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FICHA 2: LA PROPAGACIÓN DEL CALOR
NOMBRE:
CURSO:
FECHA:
1 El calor puede propagarse mediante tres formas, subráyalas.
CONDUCCIÓN
FUSIÓN
TENSIÓN
DILATACIÓN
CONVECCIÓN
SOLIDIFICACIÓN
CONSERVACIÓN
PARALIZACIÓN
RADIACIÓN
2 Busca información en tu libro de texto y escribe al lado de cada imagen la forma de propagación del calor
al que hacen referencia. Indica también las características principales de cada tipo de propagación.
:
:
:
3 Recuerda lo que has aprendido en el apartado anterior y escribe un ejemplo de una situación cotidiana
donde se produzca la propagación del calor por:
• Conducción:
• Convección:
• Radiación:
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FICHA 3: LA PERCEPCIÓN DEL CALOR, LA PIEL
NOMBRE:
CURSO:
FECHA:
1 Responde a las siguientes cuestiones:
• ¿De qué nos pueden informar los órganos del tacto?
• ¿Qué le puede ocurrir a la piel cuando queda expuesta, sin protección, al Sol?
2 Las quemaduras pueden clasificarse en tres grados según su gravedad. Une mediante flechas
las dos columnas.
Quemaduras de primer grado. •
Quemaduras de segundo grado. •
Quemaduras de tercer grado. •
• Son curables, el calor produce una lesión
profunda en la piel.
• Son las más leves.
• Son las más graves, ya que se dañan todas
las capas de la piel.
3 Rodea con un círculo los consejos que seguirías para evitar las quemaduras solares en la playa.
• Utilizar gafas de sol apropiadas.
• Protegerte la piel con una crema bronceadora
con un factor protector bajo, para ponerte
rápidamente moreno.
• Ponerte a la sombra.
• Evitar tomar el sol a mediodía.
• Aplicarte una crema protectora solamente
después del baño.
• No permanecer mucho tiempo seguido al sol.
• Protegerte la piel con una crema bronceadora
con un factor adecuado, antes y después del baño.
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MULTICULTURALIDAD
CAMBIOS DE ESTADO
2.
So
lid
ific
ac
ión
ción
riza
apo
4. V
A. Sólido
n
ació
ens
ond
3. C
1.
Fu
sió
n
B. Líquido
C. Gas
ación
5. Sublim
ación
6. Sublim
va
si
regre
Rumano
Árabe
.
.
Chino
.
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SOLUCIONARIO
RECUERDA Y CONTESTA
11.8.
1. Es bueno controlar la temperatura durante algunos experimentos para que no afecte al desarrollo y resultado del experimento.
Las juntas de dilatación de un puente sirven para que
este no se deforme, ya que al elevarse la temperatura
hace que aumente el tamaño varios centímetros.
11.9.
Un vaso de vidrio con agua muy caliente se rompe si
lo enfriamos muy bruscamente porque el vidrio al estar en contacto con el agua muy caliente se ha dilatado muy rápido y al ponerse en contacto con agua fría
no puede contraerse de nuevo.
2. La temperatura de un cuerpo mide la cantidad de energía
que este posee. Por el contrario, el calor es el paso de energía entre dos cuerpos que se encuentran a distinta temperatura. Es decir, la temperatura es una propiedad general
de la materia. Lo que realmente existe es el calor, magnitud
que se refiere al intercambio de energía entre cuerpos o sistemas materiales.
3. El termómetro es un instrumento que sirve para medir la
temperatura basado en el efecto que produce la variación
de temperatura en alguna característica de un cuerpo. El
termómetro ayuda a regular la temperatura, ya que nos informa sobre la temperatura del cuerpo y nos permite tomar
una decisión.
4. La madera parece estar más caliente, ya que no conduce
bien el calor.
Busca la respuesta
Una escala termométrica es la manera de medir la temperatura. Existen tres escalas termométricas: la Escala Celsius (ºC), la
escala Fahrenheit (ºF) y la escala absoluta o Kelvin (K).
ACTIVIDADES
11.1.
11.2.
11.3.
11.4.
Los cuerpos no tiene calor, se encuentran a una determinada temperatura. Al tocar el radiador hacemos
referencia a una sensación, realmente lo que deberíamos decir es que se encuentra a una determinada
temperatura.
En una situación cotidiana diríamos que la patata se
enfría, y el agua se calienta. Científicamente diríamos
que desciende la temperatura de la patata y sube la
temperatura del agua. La patata ha perdido energía, y
el agua ha recibido energía. Este paso de energía se
llama calor.
Inicialmente, los dos cuerpos se encontraban a diferente temperatura, pero cuando alcanzan el equilibrio
térmico se pasa energía desde el cuerpo que tenía mayor temperatura al que tenía una temperatura más
baja hasta que ambas se igualan.
El calor es considerado una energía en tránsito, pues
se transmite de un cuerpo de mayor temperatura a otro
de menor temperatura. Lo que significa que los cuerpos ceden o ganan calor, pero no lo poseen.
11.5.
1 kJ = 1 000 J. Aplicamos una regla de tres:
1 000 J ⋅ 0, 24 cal
1 kJ = 1 000 J =
= 240 cal
1J
11.6.
La energía interna es la suma de las energías que poseen las diferentes partículas que componen un cuerpo.
11.7.
Los cuerpos no contienen calor ni frío. Pero todos
los cuerpos tienen temperatura. Cuando un cuerpo
está frío, es que su temperatura es baja. Cuando está
caliente, es que su temperatura es elevada.
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11.10. La altura de un poste metálico será mayor en verano
porque el calor dilata el poste aumentando su tamaño.
11.11. Al darle calor a un sólido (es decir, al darle energía en
forma de calor), las partículas tienen más energía
para vencer las fuerzas de atracción entre ellas y
separarse ligeramente. La separación hace que las
fuerzas que unen las partículas se debiliten, y como
consecuencia se produce el cambio de estado y el
sólido pasará a líquido.
11.12. Mientras tiene lugar un cambio de estado la temperatura del cuerpo no cambia, aunque estemos aportando o quitando calor. Ese calor se utiliza en deshacer o crear las uniones entre las partículas para pasar
al nuevo estado.
11.13. Los puntos de referencia de una escala termométrica
son las temperaturas correspondientes a cambios de
estado de ciertas sustancias, que son constantes siempre que el cambio de estado se realice en las mismas condiciones. Los puntos fijos que suelen emplearse son los puntos de fusión y ebullición del agua
a la presión de una atmósfera.
11.14. Temperatura en K = 273 + T (ºC) = (273 + 37) =
= 310 K
T (°F) = T (°C)
9
+ 32 = 98, 6 °F
5
11.15. 1 °C no es lo mismo que 1 °F, por tanto, no aumenta
lo mismo. Sin embargo, 1 °C sí es igual a 1 K.
11.16. La razón está en que el mercurio se dilata mucho más
que el agua, y además el color del mercurio permite que se vea mucho mejor que el agua.
11.17. En la conducción de calor de un cuerpo, sus partículas no se desplazan. Realmente, lo que ocurre es que
las partículas de dicho cuerpo, adquieren una elevada energía cinética, que intensifican su movimiento
térmico y lo transmiten a las partículas «vecinas». De
este modo, el movimiento se va transmitiendo de partícula en partícula hasta afectar a todas.
11.18. Conducción.
11.19. El plástico es un mal conductor del calor, por lo que
se trata de un aislante térmico.
11.20. El aire es un buen aislante térmico. Las ventanas con
doble cristal poseen una cámara de aire entre ellos, lo
que impide la pérdida de calor.
11.21. Conductor térmico. Material que conduce bien el
calor, por ejemplo, la gran mayoría de los metales.
Aislante térmico. Material que no conduce bien el calor, como el corcho, la madera o el porexpán.
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SOLUCIONARIO
11.22. Los receptores encargados de detectar cambios súbitos de temperatura, tanto de pérdida de calor (frío)
como de aumento de temperatura (calor) se denominan termorreceptores.
11.23. Los corpúsculos de Ruffini detectan sensaciones de
calor. Por el contrario, los corpúsculos de Krause son
más superficiales y abundantes que los de Ruffini y
detectan sensaciones de frío.
11.24. Las personas somos más sensibles al frío debido a la
presencia de un gran número de corpúsculos de Krause, repartidos en la superficie del cuerpo.
11.32. Pasamos los °F a °C →
5 ⋅ (T (°F) − 32)
5 ⋅ (22 − 32)
T(°C) =
=
= −5, 5 °C
9
9
La temperatura que está haciendo en New Cork es de
unos −5,5 °C, por tanto, nos encontraremos con frío
y debemos llevarnos ropa de abrigo.
11.33. Punto de fusión del amoníaco: 195 K = −78 °C
Punto de ebullición del amoníaco = 240 K = −33 °C
11.34. Pasamos todas las cantidades a °C:
a) 22 °C
b) T (°C) = T (K) − 273 = 200 K −273 = −73 °C
11.25. La presión del aire será menor que cuando se cerró y
la tapa estará más apretada porque la presión atmosférica empuja la tapa hacia dentro.
5 ⋅ (T (°F) − 32)
5 ⋅ (200 − 32)
=
=
9
9
= 93, 3 °C
c) T (°C) =
11.26. Tienen la misma cantidad de aire pero el aire frío suele pesar más que el aire caliente debido a que está
contraído.
11.27. El aire se calentará, se dilatará y comenzará a rellenar
la botella otra vez, ya que ejerce presión desde dentro
de la botella hacia fuera.
11.28. El calor es una forma de energía que se pone de manifiesto cuando dos cuerpos de diferente temperatura
entran en contacto. Esta transferencia de energía (calor) se produce desde el cuerpo de más temperatura
al de menos temperatura. Durante el proceso, el cuerpo que está a más temperatura la disminuye y el que
está a menos la aumenta. Es decir, el primero se enfría y el segundo se calienta.
a) Al abrir el frigorífico se transfiere calor desde el ambiente donde se encuentra (la cocina, por ejemplo). De tal forma que el ambiente se te enfría y
el interior del frigorífico se calienta.
b) En este caso, la taza con el caldo caliente cede
calor al ambiente, de forma que la taza se enfría
y el ambiente se calienta algo más.
11.29. El plato de sopa posee más temperatura que el bloque
de hielo. Sin embargo, ninguno de los dos posee más
calor, ya que los cuerpos ceden o ganan calor pero no
lo poseen.
11.30. a) Falso. Es la temperatura la que mide la cantidad
de calor que puede ceder o absorber un cuerpo.
b) Verdadero.
c) Falso. La temperatura no depende de la cantidad de
materia de un objeto: es una medida de la velocidad
con que se mueven las partículas de un cuerpo.
d) Verdadero.
e) Verdadero.
f) Falso. Es la temperatura la que mide la energía de
los cuerpos.
11.31. a) Cuando dos cuerpos a distinta temperatura entran
en contacto, el de mayor temperatura (en nuestro
caso, la varilla) transfiere calor al de menor temperatura (el agua). Por tanto, la energía que pasa de
la varilla al agua es energía térmica o calor.
b) Calor.
c) Al cabo de un tiempo se alcanza el equilibrio
térmico, es decir, la varilla y el agua alcanzan la
misma temperatura.
200 °F > 22° C > 200 K
11.35. Todos los efectos pueden ser provocados por el calor:
a) El calor dilata los gases.
b) El calor produce cambios de estado.
c) El calor produce cambios de estado.
d) El calor dilata los sólidos.
11.36.
Cambio de
estado
Consiste
en…
La
La
agitación ¿Absorbe o
Tipo de
temperatura
térmica
desprende
cambio
¿Aumenta o
de sus
calor?
de estado
disminuye?
partículas…
Vaporización
Paso
de líquido
a gas
Aumenta
Absorbe
calor
Aumenta
Progresivo
Fusión
Paso
de sólido
a líquido
Aumenta
Absorbe
calor
Aumenta
Progresivo
Licuación
Paso
de gas
a líquido
Disminuye
Desprende Disminuye
calor
Regresivo
Solidificación
Paso
de líquido
a sólido
Disminuye
Desprende Disminuye
calor
Regresivo
11.37. El principal motivo es que al agua hierve a 100 °C, y
esa temperatura se mantiene constante mientras quede agua líquida. Sin embargo, el papel necesita más
de 100 °C para que comience a arder.
11.38. El porexpán es un mal conductor del calor y por eso el
helado o la tarta tardan mucho en alcanzar el equilibrio térmico con el aire. De este modo, los helados o
tartas almacenadas con este material tardan más tiempo en descongelarse.
11.39. Porque son materiales que conducen mal el calor y así
se evita que al tocarlos nos quememos.
11.40. a) Pasados unos minutos, los cubitos del plato están casi derretidos, mientras que los envueltos con
la bufanda de lana están casi intactos.
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b) Los cubitos del plato tardan aproximadamente el
mismo tiempo en derretirse, mientras que los protegidos por la bufanda de lana apenas se derriten.
c) La bufanda no da calor, sino que aísla a los cubitos del exterior. Por eso tardan más tiempo en
derretirse.
d) La bufanda de lana actúa como aislante, manteniendo una capa de aire que aísla térmicamente
del exterior a los cubitos de hielo, evitando así que
cedan calor al ambiente y se derritan.
11.41. Para fundirse, el hielo absorbe calor de los objetos
con los que está en contacto. El cuenco de madera es
mal conductor del calor, mientras que el cuenco de
plata es un buen conductor. Por tanto, el cuenco
de plata contribuye al proceso, enfriando antes los
cubitos de hielo y haciendo que se derritan antes.
11.42. a) La espiral de papel comienza a girar.
b) El aire caliente ocupa más espacio que el aire frío
y es más ligero, por ello sube y empuja el papel. El
aire frío de alrededor baja para ocupar el hueco
del aire caliente, y se forma una corriente de aire.
c) El fenómeno que se produce se llama convección.
11.43. El suelo de piedra es un buen conductor del calor y, por
tanto, al estar a temperatura inferior a nuestro cuerpo
«roba» calor de nuestros pies, lo que nos da la sensación de frío. Por el contrario, la alfombra es mala conductora del calor.
11.44. Al haber viento, aumenta la velocidad de las partículas de agua de la ropa y, por tanto, hay mayor agitación
térmica, por ello se evaporan más deprisa.
11.45. a) Convección.
b) Conducción (si la tocamos), convección y radiación.
c) Conducción y radiación.
11.46. Un termostato es un dispositivo eléctrico regulable
cuya función es la de regular la temperatura de una
sala, de un aparato, etc. Se utiliza para regular el sistema de calefacción de una sala, en una plancha,
lavadoras, lavavajillas y otros electrodomésticos. El
termostato consta de dos metales que se dilatan de
forma diferente. Cuando la temperatura del recinto
supera un cierto valor, el termostato se dobla, ya que
uno de los metales se dilata más que el otro. En ese
instante se abre el circuito al que está conectado el
termostato, y el aparato calefactor deja de funcionar.
Si, por el contrario, la temperatura del recinto desciende, el termostato vuelve a su posición inicial, y el circuito se cierra.
11.47. a) B y D.
b) A, C y E.
c) B y D.
d) C.
e) E.
11.48. a)
11.49. a)
11.50. 8 minutos.
11.51. La temperatura se mantiene constante mientras se
está produciendo el cambio de estado.
11.52. a)
11.53. No siempre. Por ejemplo, cuando tiene lugar un cambio de estado se transfiere calor al cuerpo, pero su temperatura no varía mientras dura el proceso, porque esa
energía se utiliza para romper los enlaces entre las moléculas. Así, cuando se transfiere calor a un cuerpo,
su energía interna aumenta siempre, pero no su energía térmica.
11.54. a) No, es la misma siempre.
b) Sí, necesitaría más tiempo.
11.55. Conductores térmicos: materiales que conducen bien
el calor de un punto a otro. Por ejemplo, el oro, la plata, etc. Aislantes térmicos: materiales que no conducen bien el calor. Por ejemplo: la madera o el plástico.
11.56. El tacto no es suficiente para medir la temperatura porque solo permite detectar si la temperatura de un
determinado objeto es mayor o menor que la de nuestro cuerpo.
11.57. Cambios de estado progresivos: si se producen suministrando calor a un cuerpo, como la fusión, la
vaporización y la sublimación. Cambios de estado regresivos: si se realizan con desprendimiento de calor
por el cuerpo, como la condensación, la solidificación
y la sublimación regresiva.
COMPRENDO LO QUE LEO
11.58. Identificación. La giba de los camellos es una acumulación de grasa.
11.59. Relación. La giba sirve de barrera que impide que
pase el calor a los órganos vitales del animal.
11.60. Macroidea. La configuración estrecha de los camellos
les permite reducir la superficie del cuerpo expuesta
a los rayos de sol cuando se encuentra directamente
encima del animal.
11.61. Reflexión. El libro fue polémico porque se establecía
una relación directa entre el comportamiento humano
y el comportamiento animal.
1. (100 °F − 32) ⋅ 5/9 = 37,78 °C
La escala Celsius es la más utilizada. Mide la temperatura en
grados Celsius. Los puntos de referencia corresponden a la
temperatura de fusión del agua, a la que se le da el valor de
0 °C, y a la temperatura de ebullición del agua, a la que se le
asigna el valor de 100 °C. La escala Kelvin es la más empleada en el ámbito científico. En ella se asigna el calor 273 K al
punto de fusión del agua, y 373 K, a su punto de ebullición.
Es la unidad de temperatura del Sistema Internacional.
2. a) Conducción.
b) Radiación.
c) Convección.
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SOLUCIONARIO
3. Un cambio de estado es una modificación en el estado en
el que se disponen las partículas que constituyen una sustancia. Los cambios de estado pueden ser:
•
Progresivos. Si se producen suministrando calor a un cuerpo. Por ejemplo, la fusión, la vaporización y la sublimación.
•
Regresivos. Si se realizan suministrando calor a un cuerpo,
como la condensación, la solidificación y la sublimación regresiva.
4. a) La temperatura de ebullición es la temperatura a la que
una sustancia hierve, y pasa del estado líquido al gaseoso y la temperatura de fusión de una sustancia sólida es
la temperatura a la que se funde y pasa al estado líquido.
b) La dilatación es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo cuando recibe energía en forma de calor y
contracción es la disminución de volumen de un cuerpo cuando se enfría.
c) El termómetro de mercurio contiene mercurio como líquido que se dilata con el calor y se utiliza para medir la
temperatura corporal. El termómetro de alcohol contiene alcohol coloreado y se utiliza para medir la temperatura atmosférica.
d) La convección es el mecanismo mediante el cual se propaga el calor en los fluidos, como los líquidos y los gases. La conducción es el mecanismo mediante el cual
se propaga el calor a través de los sólidos.
5. Los corpúsculos de Ruffini detectan sensaciones de calor y
se encuentran en la zona profunda de la piel, siendo estimulados por temperaturas superiores a la de la piel. Los corpúsculos de Krause detectan sensaciones de frío, son más
superficiales y abundantes que los de Ruffini.
7. En el esquema 1 observamos un sólido en el que sus partículas están muy estrechamente unidas. Cada una de las
partículas del sólido posee una energía cinética y la suma
de todas las energías cinéticas se llama energía interna.
En el esquema 2 observamos un gas en el que las partículas que lo forman están muy separadas unas de otras y se
mueven libremente a gran velocidad. La agitación térmica
será mayor que la del sólido, así como la energía cinética de
cada una de sus partículas. Por tanto, la energía interna del
gas será mayor que la del sólido.
8. Se toma una botella de plástico con tapón de rosca y se
pone abierta cerca de una fuente de calor. Cuando esté bien
caliente, se tapa. El aire del interior se encuentra dilatado
debido a que está caliente. Se introduce la botella en el congelador. Después de un tiempo prudencial se saca y se observa que la botella está aplastada. Este hecho nos indica
que el aire se ha contraído, ya que el aire al encontrarse contraído ejerce menos presión desde dentro de la botella, y
la presión atmosférica aplasta la botella.
1. La contracción de un cuerpo implica la disminución del volumen de dicho cuerpo al disminuir la temperatura. Por ejemplo, la contracción de un músculo cuando se enfría.
La dilatación, por otra parte, es el aumento del volumen
de un cuerpo al aumentar su temperatura. Por ejemplo, la
dilatación de un puente o la del mercurio en un termómetro al aumentar la temperatura.
2. Los termómetros se gradúan empleando los puntos de fusión y de ebullición del agua. Las escalas centígradas son
la Celsius y la Kelvin.
TF = TC ⋅
Pelos
Corpúsculo
de Ruffini
Epidermis
Corpúsculo
de Krause
9
+ 32
5
;
TC =
5 ⋅ (TF − 32)
9
3. Sensación térmica es la temperatura aparente que percibe
una persona, y que depende de la temperatura ambiente y
de otros factores, como la velocidad del viento o la humedad.
El calor es percibido por la piel, que contiene en su interior
termorreceptores encargados de detectar cambios súbitos
de temperatura, tanto de bajada como de aumento de esta. Estos receptores se distribuyen por el cuerpo de forma
discontinua. Existen dos tipos: los corpúsculos de Ruffini,
que detectan sensaciones de calor, y los corpúsculos de Krause, que perciben sensaciones de frío.
4.
Forma de propagación
del calor
6.
Características
Conductores
térmicos
Aislantes
térmicos
Conducción
Mecanismo mediante
el cual el calor se propaga
a través de los sólidos.
Radiación
Mecanismo de transmisión
de calor sin que participe
un medio material.
Convección
Mecanismo de transmisión
de calor en un fluido
(líquido o gas).
Ejemplos
Conducen bien
el calor de un punto
a otro; producen
sensaciones de frío
o calor al tocarlos.
Metales como
el oro, el cobre,
la plata, el hierro,
etcétera.
No conducen bien
el calor; suelen ser
porosos o fibrosos.
El aire, la madera,
el plástico, o los
tejidos del cuerpo.
Características
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SOLUCIONARIO
5. Cuando a un sólido se le aporta calor, sus partículas aumentan su vibración, hasta el punto de que llegan a perder las
posiciones fijas que ocupan unas respecto a otras y pasan
al estado líquido, en el que se deslizan unas respecto a otras.
Los gases poseen una gran energía interna, de forma que
sus partículas se mueven libremente. Cuando un gas cede
calor, disminuye la energía interna y se mueven más lentamente, hasta el punto de que no pueden vencer la atracción entre ellas y pasan al estado líquido.
6. a) − 50 °C + 273 = 223 K
b) − 50 °C ⋅ 9/5 + 32 = − 58 °F
c) 298 K − 273 = 25 °C
16. Una persona que se halle en una habitación a 22 °C se
encontrará a una temperatura confortable; si esa persona
entra de una habitación a 15 °C, probablemente notará
calor, mientras que si entra alguien desde una habitación
a 30 °C, sentirá fresco.
17. La dilatación es el aumento del volumen de un cuerpo al
aumentar su temperatura, mientras que la contracción es
la disminución del volumen de un cuerpo al disminuir su
temperatura.
18. Al contrario que otras sustancias, el agua, cuando se congela, se transforma en un sólido, el hielo, de menor densidad.
25 °C ⋅ 9/5 + 32 = 77 °F
7.
Corcho
Conductor
térmico
curio a unos puntos fijos, normalmente las temperaturas
de fusión y de ebullición del agua. Por último, entre esos
dos puntos se trazan divisiones.
Cobre
19.
T (ºC)
100
Oro
Aislante
térmico
Plástico
0
Madera
8. El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro,
cuando están en contacto y a diferente temperatura. Es la
energía térmica que pasa de un cuerpo a otro. La temperatura de un cuerpo mide la cantidad de energía interna que
posee. La noción de frío o caliente que sentimos depende
de las sensaciones que proporcionan nuestros sentidos.
AMPLIACIÓN
11. Las sustancias están formadas por partículas que debido a su movimiento constante poseen energía cinética. La
energía interna es la suma de las energías cinéticas de todas las partículas que forman el cuerpo.
12. Se emplea el julio porque el calor es una energía en tránsito. En el Sistema Internacional, la unidad de la energía
y del calor es el julio (J).
13. Temperatura de congelación del agua:
TC = 0 °C
TF = 0 ⋅ 9/5 + 32 = 32 °F
TK = 0 + 273 = 273 °K
Temperatura de ebullición del agua:
TC = 100 °C
TF = 100 ⋅ 9/5 + 32 = 215 °F
TK = 100 + 273 = 373 °K
14. En la escala Fahrenheit los puntos fijos son: la temperatura de fusión del agua, que corresponde a 32 °F, y la
de ebullición, que corresponde a 212 °F.
15. Para fabricar un termómetro se encierra un líquido, normalmente el mercurio, en un tubo delgado. A continuación se marca la altura que alcanza la columna de mer-
380
t (min)
En la gráfica podemos observar cómo la temperatura aumenta en el primer tramo del gráfico hasta llegar al punto de fusión en el que ocurre un cambio de estado, de sólido a líquido. Mientras se produce el cambio de estado la
temperatura no varía. Al finalizar, la temperatura sigue aumentado hasta llegar al punto de ebullición, momento
en el que la temperatura deja de aumentar y se produce
el cambio de estado, de líquido a gas.
10. La temperatura no se eleva porque el calor hace que las
moléculas tiendan a moverse más hasta que llega un momento en que las fuerzas intermoleculares no pueden mantener juntas las moléculas del agua, por lo que esta hierve y se convierte en un gas. La temperatura no cambia
hasta que todo el agua se ha transformado en gas.
11. Si el hielo fuera más denso que el agua, se hundiría en
esta y el mar del Ártico y del Antártico quedarían congelados ya que el hielo al flotar actúa como capa de protección para las zonas más profundas, permitiendo que
en ellas se desarrolle vida.
12. En una habitación con una estufa cerca del suelo, el aire
en contacto con la estufa se calienta y tiende a subir. El
espacio dejado por ese aire es ocupado por el aire que
está a menor temperatura en la capa superior, que tienden a bajar. Al ponerse en contacto con la estufa, se calienta, y vuelve a ascender.
Si en la habitación hay un aire acondicionado en la parte
alta, el aire enfriado por el aparato tenderá a bajar por ser
más pesado, y su lugar será ocupado por el aire más cálido
de la capa inferior, que tenderá a subir. Al ponerse en contacto con el acondicionador de aire, se enfriará, y bajará.
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Página 381
SOLUCIONARIO
con un cuerpo, y este le cede calor, el mercurio se dilata, alcanzando una mayor longitud en el tubo graduado.
REFUERZO
11. Lo correcto es decir que un cuerpo se encuentra a una
determinada temperatura. El calor es en realidad la sensación que nos da ese cuerpo. El calor es la energía que
se transfiere de un cuerpo a otro cuando están en contacto y a diferente temperatura. El calor es energía térmica
que pasa de un cuerpo a otro.
12.
Aumento de la energía
interna.
16. Se puede observar el funcionamiento de un termómetro
al entrar en contacto con un cuerpo. Si el cuerpo está frío,
como el hielo de la primera imagen, el mercurio se contrae y señala un valor bajo. Cuando se calienta el hielo y
comienza a aumentar su temperatura, el mercurio del termómetro se dilata y alcanza una mayor longitud en el
tubo, señalando, por tanto, un valor mayor.
17. a) TF = TC 9/5 + 32 = 100 °C ⋅ 9/5 + 32 = 212 °F
5 ⋅ (TF − 32)
5 ⋅ 68
=
= 37, 7 °C
9
9
c) TK = TC + 273 = 37 + 273 = 310 °K
b) TC =
Disminución del movimiento
de las partículas.
Absorción
de calor
Cesión
de calor
Disminución
de la temperatura.
Aumento del movimiento
de las partículas.
18. La expresión correcta es la b) porque cuando dos cuerpos se encuentran a distinta temperatura tienden al equilibrio térmico, cediendo el de mayor temperatura calor al
que tiene menos.
19. Porque el aire caliente pesa menos y tiende a subir.
Disminución de la energía
interna.
Aumento de la temperatura.
10.
Estado inicial
Transformación
Estado final
Sólido
Fusión
Líquido
Sólido
Sublimación
Gaseoso
Gaseoso
Condensación
Líquido
13. a) 100 cal = 100 cal ⋅ 1 J/0,24 cal = 416,6 J
Líquido
Vaporización
Gaseoso
b) 100 J = 100 J ⋅ 0,24 cal/1 J = 24 cal
Líquido
Solidificación
Sólido
c) 400 cal = 400 cal ⋅ 1 J/0,24 cal = 1666,6 J =
= 1666,6 J ⋅ 1 kJ/1 000 J = 1,6 kJ
14. La temperatura es la magnitud física que mide la cantidad
de energía interna de un cuerpo. El calor es, además, la
energía que se transfiere de un cuerpo a otro, cuando están en contacto y a diferente temperatura.
11. La sensación térmica es la temperatura aparente que percibe una persona, y que depende de la temperatura ambiente y de otros factores, como la velocidad del viento o
la humedad.
15. El termómetro de mercurio se utiliza para medir la temperatura corporal. Cuando el termómetro entra en contacto
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El calor y la temperatura

Transcripción

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